Способ выплавки низкоуглеродистых высокопрочных сталей мартенситностареющего класса

Способ выплавки низкоуглеродистых высокопрочных сталей мартенситностареющего класса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А H--И""= Е-

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

"11т) 56 5063

Союз Соеетских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 02.02.76 (21) 2318174/02 с присоединением заявки № (51) М. Кл.з С 21С 5/52

Совета Министров СССР ло делам изобретений н открытий

Опубликовано 15.07.77. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 05.08.77 (53) УДК 669.187,25 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Т. Логинов, В. А. Григорян, В. Н. Жучин, И. Н. Мелькумов, С. В, Лактионов, П.. М, Гращенков и E. H. Банденков

Московский ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ

ВЫСОКОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ МАРТЕНСИТНО-СТАРЕЮЩЕГО

КЛАССА

Государственный комитет (23) Пр иор итет

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к технике получения стали и сплавов в сталеплавильных агрегатах.

Отличительной особенностью низкоуглеродистых высокопрочных сталей мартенситностареющего класса является низкое содержание в них таких примесей, как углерод (не более 0,03%), кремний (не более 0,15%), марганец (не более 0,10%),,ñåðà и фосфор (не более 0,01% каждого) .

Существенный недостаток известных способов,выплавки низкоуглеродистых легированных сталей состоит в том, что они не обеспечивают в готовом металле содержания кремния менее 0,15% (1).

Известен также способ выплавки низкоуглеродистых бескремнистых сталей в пятитонной дуговой электропечи, заключающийся в расплавлении шихты, глубоком окислительном рафинировании расплава и доводке металла под быстроформирующимся известковоглиноземистым шлаком (2).

Недостатками указанного способа выплавки таких сталей являются повышенный угар металлической части шихты, в частности хрома, а также значительные перегревы металла, получаемые в результате сверхглубокого окислительного рафинирования распла ва от углерода (например до 0,01% С) и других примесей, что создает известные трудности при использовании собственных отходов при выплавке нержавеющих сталей этого класса и вызывает необходимость использования дорогих шихтовых материалов, например метал5 лического молибдена.

По предлагаемому способу для стабилизации температурного режима окислительного рафинирования расплава, уменьшения потерь металла на угар, использования собственных

10 отходов и снижения себестоимости сталей окислительную продувку металла прерывают при достижении концентрации углерода в расплаве 0,02 — 0,08%, в расплав вводят 5,0—

20 кг/т ферромолибдена и 3 — 17 кг/т извест15 няка и продолжают окислительное рафинирование металла до получения содержания примесей, обеспечивающего марочный химический состав сталей.

Исследования, проведенные в промышлен20 ных условиях, показывают, что повышенный угар металлической части шихты, достигающий 14% от начального веса, и значительный перегрев ванны до 1760 1900 С имеют место на заключительном этапе обезуглероживания

25 в области концентраций углерода менее

0,02 — 0,08%, когда скорость обезуглероживания резко падает и происходит перераспределение вводимого в ванну окислителя на насыщение расплава кислородом и окисление ме30 таллических составляющих ванны

565063

Введение в расплав ферромолибдена (5—

20 кг/т) 11 пзвест1гяка (3 — 17 кг/т) в момент дост1!жсн!!я указанной концентраци11 углерода обеспечивает снп !el!!le температуры на заключительном этапе окпслптельного рафинирования безхромистого расплава до 1680—

1720 С, а в случас хро1!содержащего расплава — до 1790 С.

Лнализ экспериментальных данных, I.олученных на первых опытных плавках, позволяет установить, что введение указанных компонентов на более ранней стадии окислительного рафинирования не обеспечивает желаемого технологического эффекта, поскольку расплавление ферромолибдена и разлохкение известняка происходит значительно раньше интенсивного развития экзотермических реакций окисления железа н хрома ванны. Введение ферромолибдена и пзвестняка в предлагаемых количествах позволяет стабилизировать температуру ванны, т. е. снизить ее на

40 — 50 С, и навести оптимальное количество шлака (2 — 3 /о). Увеличение количества присаживаемого ферромолибдена недопустимо в связи с опасностью загрязнения металла вредными примесями, в частности кремнием, а введение большего количества известняка приводит к увеличению количества шлака.

Пример 1. Выплавка высокопрочной конструкционной стали м артенситно-стареющего класса. Выплавку производят в основной пятитонной электродуговой печи, футеровка которой выполнена без использования каменноугольной смолы, пека и жидкого стекла. В качестве шихтогвых материалов применяют железо, чистое по содержанию фосфора и серы, собственные отходы и соответствующие легирующие элементы (кобальт, ферромолибдеп, металлический титан).

В завалку дают железо, никель, кобальт, собственные отходы и электродный бой из расчета получения углерода по расплаву 0,4—

0,5 . После полного расплавления металла и .рудного кипа при получении в металле

0,003 /о P шлак скачивают, на голый металл присажпвают дробленную известь в количестве 8 кг/т и при температуре металла 1580 С начинают окислительную продувку металла кислородом. Продувку ведут через футерованные трубки диаметром 3/4" при давлении кислорода 9,5 ати с расходом 2 м /т мин. При получении в металле 0,0250 С, что фиксируется по характеру выбивания пламени в надсводовом пространстве, окислительную продувку прерывают. Температура металла при этом 1710 С. Содерхкание закиси железа в шлаке к этому моменту достигает 23О/О. После присадки ферромолпбдена (10 кг/т) и известняка (8 кг/т) окислительную продувку продол кают в течение 4 мин до получения в металле 0,012О/о С. Температура металла к концу окислительной продувки 1720 С, а содержание закиси железа в шлаке 42 /о, что на

25 — 30 ниже обычно наблюдаемых содержаний ее в шлаке, По окончании продувки

3J

Зд

4Ý

4 производят легирование металла кобальтом и никелем. Общий вес легирующей присадки пе превышает 15О/О от общего всса металла.

После расплавления легпрующей добавки и скачивания окислительного шлака на открытый металл задают на штангах алюминий па 0,10 /о и металлический кальций на 0,03%.

Доводку металла до заданного химического состава производят под известково-глиноземистым шлаком, полученным после присадки мелко дробленной извести и диффузионного раскисления алюминиевым порошком. 3а

15 мин до выпуска в виде лигатуры подают цирконий на 005 /о его угара. За 10 мин до выпуска при отключенной печи и температуре 1615 С присаживают металлический титан.

В период расплавления титана присаживают ферробор на 0,003 /о без учета его угара. Перед выпуском металл раскисляют металлическим кальцием. Выпуск металла в ковш производят вместе со шлаком.

Пример 2. Выплавка высокопрочной нержаве!ощей стали мартенситно-стареющего класса. Металл выплавляют в основной пятитонной электродуговой печи. В качестве шихтовых материалов используют железо, чистое по сере и фосфору, собственные отходы в количестве 30 /о от веса металлической шихты, электролитический никель, ферромолибден, металлический хром и титан. В завалку задают железо, никель и отходы собственной марки. Электродный бой подают на подину из расчета получения после расплавления содержания углерода не менее 04 /о. В конце расплавления шихты в жидкий металл присаживают ферромолибден в количестве 28 кг/т.

После полного расплавления при температуре металла 1590 С скачивают шлак начисто, присаживают дробленную известь в количестве 7,5 .кг/т и, нагревая металл до 1650 С, приступают к окислительной продувке ванны кислородом через футерованные трубки диаметром 3/4". Давление кислорода 10 ати; расход 2 м /т мин.

При получении в металле концентрации углерода, равной 0,062О/о, что фиксируется по характеру выбивания пламени в надсводовом пространстве, окислительную продувку прерывают. Температура металла к этому моменту 1750 С. После присадки ферромолибдена (10 кг/т) и известняка (8 кг/т) окислительную продувку продолжают в течение 4 мин до получения в металле 0,015 /О С. Температура металла к концу окислительной продувки

1790 С.

По окончании продувки производят легирование расплава хромом, предварительно раскисляют ва нну кусковым алюминием на

0,62 /О. В период расплавления легирующей добавки присадками тонкосеянного алюминиевого порошка производят восстановление из шлака хрома, очисляющегося за период продувки. После расплавления хрома шлак скачивают начисто и заводят новый известковоглиноземистый шлак. под которым произво565063

Формула изобретения

Составитель Л. Веревкина

Техред А. Камышникова Корректор И. Позняковская

Редактор Н. Корченко. .акзз 1692/2 Изд. М 608 Тирадк 693 Потиисиос

Ц1!ИИЛИ Государственного комитета Совета Министров СССР по дел IM изобретений и откргятип! !3035, Москва, )К-35, Рву нская иаб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 дят доводку металла до заданного химического состава. За 15 лин до выпуска присаживают е=Л1-ую лигатуру. За 10 мин до выпуска прп 1620"С присаживают титан.

В:период расплавления титана печь отключена. В это время дают ферробор, а перед самым выпуском раскисляют металл кальцием. Выпуск металла в ковш производят со шлаком.

Химическй состав и механические свойства сталей ЗП637 и ЗП678, выплавленных по предлагаемому способу и подвергнутых вакуумно-дуговому переплаву, удовлетворяют требованиям технических условий на эти стали.

Предлагаемый способ позволяет снизить потери металла на угар до 8, стабилизировать температурный режим окислительного рафинирования расплава, что создает благоприятные условия для использования хромсодержащих отходов при выплавке высокопрочных нержавеющих сталей мартенситно-стареющего класса с низким содержанием углерода и кремния (не более 0,03% С; не более

0,15% Si). Экономический эффект от внедрения в производство разработанного способа составляет около 10 тыс. руб. в год.

Способ выплавки низкоуглеродпстых высокопрочных сталей мартснситно-стареющсго

5 класса, включающий расплавление шпхты, глубокое окислительное рафинирование расплава, например кислородную продувку, и доводку металла под быстроформирующимся известково-глиноземистым шлаком, о т л и10 ч а ющи и ся тем, что, с целью стабилизации температурного режима окислительного рафинирования расплава, уменьшения потерь металла на угар, использования собственных отходов и снижения себестоимости сталей, окис15 лительную продувку металла прерывают при достижении концентрации углерода в ванне

0,02 — 0,08%, в расплав вводят 5 — 20 кг/т ферромолиодена и 3 — 17 кг/т известняка и продолжают окислительное рафинирование ме20 талла до получения содержания примесей, обеспечивающего марочный химический состав.

Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе;

25 1, Бородулин Г. М., 1Мошкевич E. И. Нержа веющая сталь. М., Металлургия, 1973, с. 172.

2. Лактионов П. В., Филлипов С. И. и др., журнал «Сталь». М., Металлургия, 1971, М 9, 30 с. 807 — 810.